一种基于HHT的蓄电池内阻测量方法和系统技术方案

一种基于HHT的蓄电池内阻测量方法和系统,包括：S1：向蓄电池和采样电阻组成的主回路注入正弦交流信号，采集蓄电池和采样电阻的特征电压信号U

A method and system of measuring internal resistance of battery based on HHT

A method and system for measuring the internal resistance of battery based on HHT, including: S1: inject sinusoidal AC signal into the main circuit composed of battery and sampling resistance, and collect the characteristic voltage signal U of battery and sampling resistance

【技术实现步骤摘要】
一种基于HHT的蓄电池内阻测量方法和系统
本专利技术涉及蓄电池内阻测量方法领域，特别是指一种基于HHT的蓄电池内阻测量方法和系统。
技术介绍
蓄电池是一种重要的储能装置，具有使用方便、性能优良、电压稳定、安全可靠等优点。随着国民经济的发展，蓄电池除了应用于一些传统的领域：发电、航海、航空和军工等，还应用于一些新能源领域：电动汽车、可再生能源、新材料和装备制造等，如此广泛的应用范围对蓄电池的性能提出了更高的要求。蓄电池经过近160年的发展，技术逐渐成熟，但仍然存在着一些问题，如能量密度不够高、使用寿命不够长、故障预警不及时等，这些问题轻则影响电池的日常使用，重则导致断电，发生火灾，烧毁设备，造成重大经济损失。在这些技术难点尚未突破的前提下，急需寻找一种能够有效管理和监测蓄电池的方法。研究发现，蓄电池将要报废、容量不足或者错误的充放电都能通过其内阻的变化体现出来，因此，可以通过检测蓄电池内阻来了解蓄电池内部状态的变化。目前，常见的蓄电池内阻测量方法有：密度法、开路电压法、直流放电法和交流注入法。密度法是通过蓄电池的电解液密度来推算其内阻，因此，适用于开口式铅酸蓄电池而不适用于密封式铅酸蓄电池。开路电压法是先测量蓄电池两端的电压，然后推算其内阻。在一般情况下，推算结果的误差较大，有时候甚至得到不正确的结果。直流放电法是使蓄电池对负载电阻进行短时间大电流放电，测量蓄电池两端的瞬时压降，通过欧姆定律计算出内阻。该测量方法条件简单，同时伴随着大电流，测量信号的抗干扰能力较强，但是蓄电池短时间放电时，电流可达几十甚至几百安培，如此大的电流会对蓄电池内部造成一定程度的损害，因此也就不便对同一个蓄电池进行多次测量。此外，该方法只能进行离线测量，否则会对系统造成安全隐患。交流注入法是目前较为常用的方法。其原理是向蓄电池注入一个频率恒定、幅值较小的交流信号，测量出通过蓄电池的电流及其两端的电压响应，然后通过欧姆定律计算出蓄电池内阻。该方法可以保证测量系统不会对蓄电池及其应用系统的工作状态和安全性造成影响，但是所需要的测量电路较复杂，测量信号较小常常淹没于噪声干扰之中。同时，交流信号的频率不同，测出的蓄电池内阻也不同。因此若采用该方法，则需要针对这几个问题设计出解决方案。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种基于HHT的蓄电池内阻测量方法和系统,能够解决现有技术中由于干扰信号的存在导致在蓄电池内阻测量的不准确性。本专利技术采用如下技术方案：一种基于HHT的蓄电池内阻测量方法,其特征在于，包括：S1：向蓄电池和采样电阻组成的主回路注入正弦交流信号，采集蓄电池和采样电阻的特征电压信号U1和U2；S2：分别对特征电压信号U1和U2经过HHT得到蓄电池和采样电阻的电压信号有效值U1rms和U2rms；S3：根据采样电阻阻值、U1rms和U2rms通过欧姆定律计算得到蓄电池内阻。优选的，所述S2具体包括以下步骤：S21：分别对特征电压信号U1和U2采用EEMD分解，得到各自的没有模态混叠的IMF分量；S22：分别对两组IMF分量进行希尔伯特变换得到瞬时频率和瞬时幅值；S23：根据向主回路注入的正弦交流信号的频率和希尔伯特变换得到的瞬时频率，得到有效值U1rms和U2rms。优选的，所述蓄电池内阻计算公式为：其中：r为采样电阻阻值。一种基于HHT的蓄电池内阻测量系统，其特征在于，包括：主电路模块，设有构成一回路的蓄电池、采样电阻、负载以及开关；正弦交流信号注入模块，用于向主电路模块注入正弦交流信号；测量模块，用于采集蓄电池和采样电阻的特征电压信号U1和U2；主控制模块，设有计算电压信号有效值模块，用于对特征电压信号U1和U2经过HHT得到电压信号有效值U1rms和U2rms；计算蓄电池内阻模块，用于根据采样电阻阻值r、U1rms和U2rms通过欧姆定律计算得到蓄电池内阻。优选的，所述正弦交流信号注入模块还包括：正弦函数发生模块，用于产生正弦交流信号；驱动电路，用于将正弦交流信号转换成电流；恒流功放，用于稳定输出电流。由上述对本专利技术的描述可知，与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术通过使用EEMD将特征电压信号进行分解得到IMF分量,然后对IMF分量使用希尔伯特变换得到瞬时频率和瞬时幅值，得到电压信号有效值,从而使得测量的蓄电池内阻得到准确的测量值。附图说明图1为本专利技术提供的基于HHT的蓄电池内阻测量系统的模块图；图2为本专利技术主电路模块电路图；图3为本专利技术提供的正弦交流信号注入模块原理图；图4为正弦函数发生模块电路图；图5为驱动电路和恒流功放模块电路图；图6为本专利技术方法流程图；图7为步骤S2的流程图；图8为EEMD分解的计算流程图；以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详述。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术作进一步的描述。本专利技术提出一种基于HHT的蓄电池内阻测量方法，参见图6，其包括如下步骤：S1：向蓄电池和采样电阻组成的主回路注入正弦交流信号，采集蓄电池和采样电阻的特征电压信号U1和U2。例如：该正弦交流信号为幅值100mA、频率1kHz正弦电流，使用隔直电容将测量信号中的直流分量滤除。由采样定理知，采样频率需高于信号中最高频率的2倍，这样原始信号中的信息经采样后才不会丢失，又考虑到采样频率对于EEMD分解的影响很大，为了高精度还原信号，采样频率甚至要高于信号中最高频率的8倍。优选的，采用频率为100kHz。S2：参见图7，分别对特征电压信号U1和U2经过HHT得到蓄电池和采样电阻的电压信号有效值U1rms和U2rms。其具体包括以下步骤：S21：分别对特征电压信号U1和U2采用EEMD分解，得到各自的没有模态混叠的IMF分量，如图8所示，EEMD的分解步骤包括：假设：信号至少有一个极大值点和一个极小值点；特征时间尺度由极值点间的时间推移定义；若信号仅包含曲折点而不包含极值点，可以先微分一次或者多次得到极值点，然后将得到的分量积分。设定白噪声n(t)的标准差为原信号x(t)标准差的Nstd倍和总体平均次数为N，Nstd和N的取值分别为0.7和100，t表示时间。向原信号加入白噪声ni(t)，得到新的一组混合信号：Xi(t)＝x(t)+ni(t)i＝1,2,…,N。对混合信号分别进行EMD分解得到：公式(1)中，m为每次EMD分解后得到的IMF个数，ci(t)、ri(t)分别为IMF分量和剩余分量。对公式(1)得到的IMF进行总体平均运算：公式(2)中，ci(t)为EEMD分解得到的第i个IMF分量，r(t)为剩余分量。最终得到EEMD分解的结果为：...

【技术保护点】
1.一种基于HHT的蓄电池内阻测量方法,其特征在于，包括：/nS1：向蓄电池和采样电阻组成的主回路注入正弦交流信号，采集蓄电池和采样电阻的特征电压信号U

【技术特征摘要】
1.一种基于HHT的蓄电池内阻测量方法,其特征在于，包括：
S1：向蓄电池和采样电阻组成的主回路注入正弦交流信号，采集蓄电池和采样电阻的特征电压信号U1和U2；
S2：分别对特征电压信号U1和U2经过HHT得到蓄电池和采样电阻的电压信号有效值U1rms和U2rms；
S3：根据采样电阻阻值、U1rms和U2rms通过欧姆定律计算得到蓄电池内阻。


2.如权利要求1所述的一种基于HHT的蓄电池内阻测量方法,其特征在于，所述S2具体包括以下步骤：
S21：分别对特征电压信号U1和U2采用EEMD分解，得到各自的没有模态混叠的IMF分量；
S22：分别对两组IMF分量进行希尔伯特变换得到瞬时频率和瞬时幅值；
S23：根据向主回路注入的正弦交流信号的频率和希尔伯特变换得到的瞬时频率，得到有效值U1rms和U2rms。


3.如权利要求1所述的一种基于HHT的蓄电池内阻测量方法,其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王荣坤，胡冰涛，于作超，满飞，陈启勇，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建;35